斜板沉淀池

斜板沉淀池

斜板沉淀池设计计算

1. 设计所采用的数据

① 由于斜板沉淀池在絮凝池之后,经过加药处理,故负荷较高,取q=3.0m/(m·h) ② 斜板面积利用系数η=0.91

③ 斜板水平倾角 θ=60°

④ 斜板斜长 L=1.2m

⑤ 斜板净板距 P=0.08m P一般取80~100mm

⑥ 颗粒沉降速度 μ=0.4mm/s=0.0004m/s

⑦ 斜板区上部清水区水深h2=0.8,h=0.7~1.0

⑧ 底部配水区和缓冲区高度1.5m(大于1m)

⑨ 设计流量Q=100m/h 332

2. 沉淀池面积

A=

3Q100=≈17.7m2 式中 Q——进水流量,m/h

q——容积负荷,m/(m·h) 32

3.斜板面积

Af=Q

ημ

A=0.91×0.0004×3600≈76.3m2 76.30.5100f 需要斜板实际总面积为A′f=cosθ==152.6m2

4.沉淀池长宽

设斜板间隔数为N=50个

则斜板部分长度为 l1=50×0.08÷sin60°=4.6m

斜板部分位于沉淀池中间,斜板底部左边距池边距离l2=0.1m,斜板底部右边距池边距离l3=0.8m,则池长L=4.6+0.1+0.8=5.5m

池宽B=L=A17.75.5=3.2m

故沉淀池长为5.5m,宽为3.2m,从宽边进水。

5.污泥体积计算

设排泥间隔天数T=2d,取每人每天平均泥量为25g/人·d,污泥含水率为95%

由此换算成污泥量w为:

w=

V=

污泥斗计算 25×100(100−95)×10000.5×10000×21000=0.5(L/人·d) =10m3

设计4个污泥斗,污泥斗倾斜角度为67°,污泥斗下底面长a=0.4m,上底面长b=2.1m。

ba2.10.4h5tantan672m 2222

污泥斗总容积:

7.沉淀池总高度

式中 h1——保护高度(m),一般采用0.3-0.5m,本设计取0.3m;

h2——清水区高度(m),一般采用0.5-1.0m,本设计取1.0m;

h3——斜管区高度(m);

h4——配水区设计高度(m),大于1m,本设计取1.5m;

h5——排泥槽高度(m)。

8.进出水和配水系统

8.1.配水系统设计

a.进口配水整流系统

整流的目的在于使水流能均匀地由絮凝池进入斜板下部配水区,采用穿孔墙整流,穿孔流速为0.1 m/s

b.配水采用两侧分流配水

设进水流量为Q=100m/h,进入水槽后,分别以Q/2的流速在两个半圆周方向上沿程配水,通过配水孔沿程渲泄,最终两股流量在半圆周终点汇合

8.2. 沉淀池进水设计

沉淀池进水采用穿孔花墙,孔口总面积:

A=Q100==0.15m2 3

式中 v——孔口速度(m/s),一般取值不大于0.15-0.20m/s。本设计取0.18m/s。 每个孔口的尺寸定为8cm×8cm,则孔口数N=8×8×0.0001=23 个。进水孔位置应在斜管以下、沉泥区以上部位。 0.15

8.3.沉淀池出水设计

沉淀池的出水采用穿孔集水槽,出水孔口流速v1=0.3m/s,则穿孔总面积:

A=Q100==0.09m2 设每个孔口的直径为4cm,则孔口的个数:

N=A0.09==71 式中 F——每个孔口的面积(m2)

a.集水槽

沿池子长方向,布置八条穿孔集水槽,集水槽长为12.5m,中心距为d=125008=

1560mm,槽宽为250mm,槽高400mm,集水槽双向开孔,孔径d=25mm,设侧孔数为83个,孔距150mm。集水槽为非满流集水,集水槽内水深200mm,取集水槽跌落差为100mm。

每条集水槽流量为q=

b.集水渠

集水渠流量0.028 m/s

集水渠水流宽1000mm,高500mm,渠中水深200mm,则流速为:

c.出水管

管径D=500mm 0.0280.2∗130.0288=0.0035m3/s =0.14 m/s

9. 沉淀池排泥系统设计

采用穿孔管进行重力排泥,穿孔管横向布置于污泥斗底端,沿与水流垂直方向共设4根,双侧排泥至集泥渠。孔眼采用等距布置,穿孔管长8m,首末端集泥比为0.5,查得 k=0.72。取孔径d=25mm,孔口面积f=0.00049m²,取孔距s=0.4m,孔眼个数为:

l8m1119 s0.4

孔眼总面积为:w0190.000490.0093m2

0w 穿孔管断面积为: w=kw=0.00932=0.0129 m 0.72

=0.128m 穿孔管直径为:

取直径为150mm,孔眼向下,与中垂线成45角,并排排列,采用气动快开式排泥阀。

10.泥井设计

斜板沉淀池

斜板沉淀池浅析

摘要:根据浅池理论简要分析了斜板沉淀池的设计原理以及斜板沉淀池的特点,并在优化设计的基础上介绍了立式斜板沉淀池的工艺原理与设计构造。

关键词:浅池理论 斜板沉淀池 优化

传统的水处理厂一般都采用平流沉淀池的工艺设计,随着社会经济的发展,人们对水量的需求越来越大,许多城市供水厂现有的工艺愈发难以满足要求,同时由于城市人口的急剧膨胀导致城市用地相对紧张。斜板沉淀池工艺不仅有高效的水处理效率,并且大大节省了建设用地,因而的到越来越多的认可。

1 斜板沉淀池简介

1.1 浅池理论

斜板沉淀池是根据浅池理论发展而来的。20世纪初,哈真首次提出浅池理论:设斜板沉淀池的池长为l,池中水平流速为v,颗粒沉速为u0,在理想状态下,l/h=v/u0。可见l与v值不变时,池身越浅,可被去除的悬浮物颗粒越小。若用水平隔板,将h分成3层,每层层深为h/3,在u0与v不变的条件下,只需l/3,就可以将u0的颗粒去除。也即总容积可减少到原来的1/3。如果池长不变,由于池深为h/3,则水平流速增大到3v,仍能将沉速为u0的颗粒去除,也即处理能力提高3倍。同时将沉淀池分成n层就可以把处理能力提高n倍。

1.2 斜板沉淀池的工作原理

斜板沉淀池

斜板沉淀装置

一、斜板沉淀装置的原理

斜管沉淀净水法是在泥渣悬浮层上方按装倾角60度的斜管组建,便原水中的悬浮物,固体物或经投加混凝剂后形成的絮体矾花,在斜管底侧表面积积聚成薄泥层,依靠重力作用滑回泥渣悬浮层,继而沉入集泥斗。由排泥管排入污泥池另行处理或综合利用。上清液逐渐上升至集水管排出,可直接排放或回用。二、用斜板沉淀装置既可以作为气浮法,升化法等水工艺的配套设备,也可以单级处理多种污水例如。1、电镀废水中含多种金属离子的混合废水、铭、铜、铁、锌、镍等去除率均在90%以上,一般电镀废水经处理后均可达到排放标准。 2、煤矿、选矿废水可使浊度在500-1500毫克/升降至20毫克/升。 3、印染、漂染等废水色度去除率70-90%,COD去除50-70%。

4、制革、食品等行业废水大量有机质的去除,COD去除率50-80%,杂质固体去除率90%以上。

5、化工废水的COD去除率60-70%,色度去除60-90%,悬浮物达排放标准。

三、斜板沉淀装置的优点

1、结构简单、无易损件、经久耐用、减少维修。 2、运行稳定、容易操作。 3、动力少、节约能源。

4、占地省、投资少、上马快、效率高。 四、斜管、斜板数据

异向流、同向流斜管斜板的某些数据参见下表

异向流斜管斜板絮凝体的下滑速度

絮凝体在异向流斜管斜板内的下滑速度可参考下表。 絮凝体下滑速度

注:水湿为5℃。

异向流斜管沉淀池设计要点 要求原水浊度长期低于1000度;

斜管沉淀区液面负荷可采用9.0~11.0m3/(h·m2); 管径为25~35mm,管长为1m; 水平倾角采用60°;

斜管上部清水区保护高度不宜小于1.5m。 同向流斜板沉淀池设计要点

同向流斜板沉淀池适用于浑浊度长期低于200度的原水;

斜板沉淀区游人面负荷,应根据原水情况及相似条件水厂的运行经验或试验资料确定,一般可采用30~40m3/(h·m2);

斜板间距为35mm;

斜板长度为2.0~2.5m,排泥区斜板长度不小于0.5m; 沉淀区斜板倾角为40°,排泥区斜板倾角为60°

斜管(板)沉淀池总结

斜板、斜管沉淀池总结

1、斜板、斜管沉淀原理

“浅池理论”:按照理想沉淀池理论,在保持截留沉速u0和水平流速v都不变的

条件下,减少沉淀池的深度,就能相应地减少沉淀时间和沉淀池的长度。

斜板沉淀池1950年前后出现在瑞典,1960左右出现在其他地方,斜管沉淀池1960年前后在美国出现。它具有沉淀效率高、停留时间短、占地少等优点,水流形式多样,有上向流、下向流和水平流。

2、影响斜板、斜管沉淀效果的因素

1) 斜板、斜管中部为层流,进口段和出口段受进出、水影响,存在干扰;

2) 斜板、斜管中水流稳定性较好,有利于提高沉淀效果;

3) 由于沉淀距离和沉淀时间都很短,要求进入沉淀池前有充分的絮凝;

4) 浑水异重流对上向流的影响最小,上向流适用于高浊度水、下向流适用于很低浊度水。

3、设计要点

1)适用水质:浊度

2)沉淀区液面负荷:9.0~11.0m3/m2·h

3)斜管管径25~35mm(正六角形),斜长1.0m,倾角60o,材质:厚约0.4~0.5mm的无毒聚丙烯。

4)清水区高度>1.0m,底部配水区高度>1.5m,絮凝池出口一般应考虑整流措施。

5)在池壁与斜板的间隙处应装设阻流板,以防止水流短路。斜板上缘宜向池子进水端倾斜安装。

6)进水方式一般采用穿孔墙整流布水,出水方式一般采用多槽出水,在池面上增设几条平行的出水堰和集水槽,以改善出水水质,加大出水量。

7)斜板(管)沉淀池一般采用重力排泥。每日排泥次数至少1~2次,或连续排泥。

8)斜板(管)沉淀池应设斜板(管)冲洗设施。

斜板沉淀池设计

环保设备课程作业

作业1: 斜板沉淀池设计计算

采用异向流斜板沉淀池

1. 设计所采用的数据

① 由于斜板沉淀池在絮凝池之后,经过加药处理,故负荷较高,取q=3.0mm/s ② 斜板有效系数η取0.8,η=0.6~0.8 ③ 斜板水平倾角 θ=60° ④ 斜板斜长 L=1.2m

⑤ 斜板净板距 P=0.05m P一般取50~150mm ⑥ 颗粒沉降速度 μ=0.4mm/s=0.0004m/s

2. 沉淀池面积

A=

Q20000=≈77m2 式中 Q——进水流量,m3/d q——容积负荷,mm/s

3.斜板面积

Af= 需要斜板实际总面积为A′f=

QημAfcosθ

=24×3600×0.8×0.0004=723m2 =

7230.5

20000

=1447m2

4.斜板高度

h=l×sinθ=1.2×sin60°=1.0m

5.沉淀池长宽

设斜板间隔数为N=130个

则斜板部分长度为 l1=130×0.05÷sin60°=7.5m

斜板部分位于沉淀池中间,斜板底部左边距池边距离l2=0.1m,斜板底部右边距池边距离l3=0.8m,则池长L=7.5+0.1+0.8=8.4m

池宽B=L=8.4=9.2m 校核:B

′A

77

=

A′f

N+1 ×l

=9.2m,符合

故沉淀池长为8.4m,宽为9.2m,从宽边进水。

6.污泥体积计算

排泥周期T=1d

V

QC1C224100T

2000020020106100

11009690m3

100n

污泥斗计算

设计4个污泥斗,污泥斗倾斜角度为67°,污泥斗下底面长a=0.4m,上底面长b=2.1m。

ba2.10.4

h5tantan672m

2222

污泥斗总容积: V1

ab0.42.13

h5nL249.292m3>V=90m,符合要求。 22

7.沉淀池总高度

Hh1h2h3h4h50.31.01.01.02.05.3m

式中 h1——保护高度(m),一般采用0.3-0.5m,本设计取0.3m; h2——清水区高度(m),一般采用0.5-1.0m,本设计取1.0m; h3——斜管区高度(m);

h4——配水区高度(m),一般取0.5-1.0m,本设计取1.0m; h5——排泥槽高度(m)。

8.进出水系统

8.1. 沉淀池进水设计

沉淀池进水采用穿孔花墙,孔口总面积:

A=

Q0.23

==1.3m2 式中 v——孔口速度(m/s),一般取值不大于0.15-0.20m/s。本设计取0.18m/s。 每个孔口的尺寸定为15cm×8cm,则孔口数N=15×8=0.012=108 个。进水孔位置应在斜管以下、沉泥区以上部位。 8.2.沉淀池出水设计

沉淀池的出水采用穿孔集水槽,出水孔口流速v1=0.6m/s,则穿孔总面积:

A=

Q0.23

==0.38m2 A

1.3

设每个孔口的直径为4cm,则孔口的个数:

N

A30.38303 F0.001256

式中 F——每个孔口的面积(m2)

设沿池长方向布置8条穿孔集水槽,右边为1条集水渠,为施工方便槽底平坡,集水槽中心距为:L'=9.2/8=1.1m。每条集水槽长L=8 m, 每条集水量为:q考虑池子的超载系数为20%,故槽中流量为:

0.23

0.014m3/s,28

q1.2q1.20.0140.017m3/s

槽宽:b=0.9q

0.4

=0.9×0.0170.4=0.9×0.20=0.18 m。

起点槽中水深 H1=0.75b=0.75×0.18=0.14m,终点槽中水深H2=1.25b=1.25×0.18=0.23m

为了便于施工,槽中水深统一按H2=0.25m计。集水方法采用淹没式自由跌落,淹没深度取0.05m,跌落高度取0.07m,槽的超高取0.15m。则集水槽总高度: HH20.050.070.150.250.050.070.150.52m

集水槽双侧开孔,孔径为DN=25mm,每侧孔数为50个,孔间距为15cm。

8条集水槽汇水至出水渠,集水渠的流量按0.23m3/s,假定集水渠起端的水流截面为正方形,则出水渠宽度为b=0.9Q

0.4

=0.90.230.40.50m,起端水深0.52m,考虑到集水槽水

流进入集水渠时应自由跌落高度取0.05m,即集水槽应高于集水渠起端水面0.05,同时考虑到集水槽顶相平,则集水渠总高度为:

H=0.05+0.5+0.52=1.07m

9. 沉淀池排泥系统设计

采用穿孔管进行重力排泥,穿孔管横向布置于污泥斗底端,沿与水流垂直方向共设4根,双侧排泥至集泥渠。孔眼采用等距布置,穿孔管长8m,首末端集泥比为0.5,查得 k=0.72。取孔径d=25mm,孔口面积f=0.00049m²,取孔距s=0.4m,孔眼个数为:

l8

m1119

s0.4

孔眼总面积为:

w

190.000490.0093m2

w 穿孔管断面积为: w=

kw

=

0.00932

=0.0129 m 0.72

穿孔管直径为:

=0.128m

取直径为150mm,孔眼向下,与中垂线成45角,并排排列,采用气动快开式排泥阀。

中国矿业大学环境与测绘学院

作业2: UASB1. 设计参数

(1) 污泥参数 设计温度T=25℃

反应器的设计计算

容积负荷NV=8.5kgCOD/(m.d) 污泥为颗粒状 污泥产率0.1kgMLSS/kgCOD 产气率0.5m/kgCOD

(2) 设计水量Q=1000m/d=41.67m/h=0.0116m/s=11.6L/s。 (3) 水质指标

进水COD 10000mg/L,去除率为80~85%,取去除率为85%,则出水COD为1500mg/L。

3

3

3

3

3

2. UASB反应器容积及主要工艺尺寸的确定

(1) UASB反应器容积的确定

本设计采用容积负荷法确立其容积V V=QS0/NV V—反应器的有效容积(m3) S0—进水有机物浓度(kgCOD/L) V=1000×10×0.85/8.5=1000m

取有效容积系数为0.8,则实际体积为1250m (2) 主要构造尺寸的确定

UASB反应器采用圆形池子,布水均匀,处理效果好。 取水力负荷q1=0.3m/(m·h)

反应器表面积 A=Q/q1=41.67/0.5=138.9m

反应器高度 H=V/A=1250/138.9=8.99m 取H=9m 采用2座相同的UASB反应器,则每个单池面积A1为: A1=A/2=138.9/2=69.45m 取D=9m

则实际横截面积 A2=3.14D/4=63.6 m

实际表面水力负荷 q1=Q/2A2=41.67/127.2=0.33 m/(m•h) q1<1.0 m/(m•h),符合设计要求。

3

2

3

2

2

2

2

2

3

2

3

3

3. UASB进水配水系统设计

(1) 设计原则

① 进水必须要反应器底部均匀分布,确保各单位面积进水量基本相等,防止短路和表面负荷不均;

② 应满足污泥床水力搅拌需要,要同时考虑水力搅拌和产生的沼气搅拌; ③ 易于观察进水管的堵塞现象,如果发生堵塞易于清除。 本设计采用圆形布水器,每个UASB反应器设30个布水点。 (2) 设计参数 每个池子的流量 Q1=41.67/2=20.64m/h (3) 设计计算

查有关数据,对颗粒污泥来说,容积负荷大于4m/(m.h)时,每个进水口的负荷须大于2m,则布水孔个数n必须满足 пD/4/n>2 即n

可设3个圆环,最里面的圆环设5个孔口,中间设10个,最外围设15个,其草图见图1 ① 内圈5个孔口设计

服务面积: S1=5×2.12=10.6m 折合为服务圆的直径为:

2

2

2

2

2

23

2

2

3

4S1

410.6

3.67m

3.14

用此直径用一个虚圆,在该圆内等分虚圆面积处设一实圆环,其上布5个孔口 则圆环的直径计算如下: 3.14 d1/4=S1/2 d1

2

2S1

210.6

2.6m

3.14

② 中圈10个孔口设计

服务面积: S2=10×2.12=21.2m 折合为服务圆的直径为:

2

4(S1S2)

4(10.621.2)

6.36m

3.14

则中间圆环的直径计算如下:

3.14 (6.36-d2)/4=S2/2 则 d2=5.2m ③ 外圈15个孔口设计

服务面积: S3=15×2.12=31.8m 折合为服务圆的直径为 V1

2

22

41.67/2

1.06m/h

5.02/4

2

2

则中间圆环的直径计算如下:3.14 (9-d3)/4=S3/2 则 d3=7.8m

布水点距反应器池底120mm;孔口径15cm

图1 UASB布水系统示意图

4. 三相分离器的设计

(1) 设计说明 UASB的重要构造是指反应器内三相分离器的构造,三相分离器的设计直接影响气、液、固三相在反应器内的分离效果和反应器的处理效果。对污泥床的正常运行和获得良好的出水水质起十分重要的作用,根据已有的研究和工程经验, 三相分离器应满足以下几点要求:

沉淀区的表面水力负荷

三相分离器集气罩顶以上的覆盖水深可采用0.5~1.0m;

沉淀区四壁倾斜角度应在45º~60º之间,使污泥不积聚,尽快落入反应区内; 沉淀区斜面高度约为0.5~1.0m;

进入沉淀区前,沉淀槽底缝隙的流速≤2m/h; 总沉淀水深应≥1.5m; 水力停留时间介于1.5~2h;

分离气体的挡板与分离器壁重叠在20mm以上; 以上条件如能满足,则可达到良好的分离效果。 (2) 设计计算

本设计采用无导流板的三相分离器

沉淀区的设计

沉淀器(集气罩)斜壁倾角 θ=50° 沉淀区面积: A=3.14 D/4=63.6m

表面水力负荷q=Q/A=41.67/(2×63.6)=0.33m/(m.h)

h2的取值范围为0.5~1.0m, h1一般取0.5m 取h1=0.5m,h2=0.7m,h3=2.4m 依据图8中几何关系,则 b1=h3/tanθ b1—下三角集气罩底水平宽度, θ—下三角集气罩斜面的水平夹角 h3—下三角集气罩的垂直高度,m

b1=2.4/tan50°=2.0m b2=b-2b1=9-2×2.0=5.0m

下三角集气罩之间的污泥回流缝中混合液的上升流速v1,可用下式计算:

3

2

3

2

2

2

V1

41.67/2

1.06m/h 2

5.0/4

Q1—反应器中废水流量(m3/s) S1—下三角形集气罩回流缝面积(m2) V1

上下三角形集气罩之间回流缝流速v2的计算: V2=Q1/S2

S2—上三角形集气罩回流缝面积(m2)

CE—上三角形集气罩回流缝的宽度,CE>0.2m 取CE=1.0m CF—上三角形集气罩底宽,取CF=6.0m

EH=CE sin50°=1.0 sin50°=0.766m EQ=CF+2EH=6.0+2×0.766=7.53m

S2=3.14(CF+EQ).CE/2=3.14 (6.0+7.53)×1.0/2=21.24m2 v2=41.67/2/21.24=0.98m/h v2

BC=CE/cos50°=1.0/cos50°=1.556m HG=(CF-b2)/2=0.5m EG=EH+HG=1.266m

AE=EG/sin40°=1.266/sin40°=1.97m BE=CE tan50°=1.19m AB=AE-BE=0.78m

DI=CD sin50°=AB sin50°=0.78 sin50°=0.597m h4=AD+DI=BC+DI=2.15m h5=1.0m

(3)气液分离设计

由图5可知,欲达到气液分离的目的,上、下两组三角形集气罩的斜边必须重叠,重叠的水平距离(AB的水平投影)越大,气体分离效果越好,去除气泡的直径越小,对沉淀区固液分离效果的影响越小,所以,重叠量的大小是决定气液分离效果好坏的关键。 由反应区上升的水流从下三角形集气罩回流缝过渡到上三角形集气罩回流缝再进入沉淀区,其水流状态比较复杂。当混合液上升到A点后将沿着AB方向斜面流动,并设流速为va,同时假定A点的气泡以速度Vb垂直上升,所以气泡的运动轨迹将沿着va和vb合成速度的方向运动,根据速度合成的平行四边形法则,则有:

vbADBC vaABAB

要使气泡分离后进入沉淀区的必要条件是:

vbADBC  vaABAB

在消化温度为25℃,沼气密度 g=1.12g/L;水的密度 1=997.0449kg/m3; 水的运动粘滞系数v=0.0089×10-4m2/s;取气泡直径d=0.01cm

根据斯托克斯(Stokes)公式可得气体上升速度vb为

g1gd2

vb

18

vb—气泡上升速度(cm/s) g—重力加速度(cm/s2) β—碰撞系数,取0.95

μ—废水的动力粘度系数,g/(cm.s) μ=vβ

0.959.8102997.04491.121030.012

vb0.616cm/s21.96mh

180.00890.95

水流速度 vav21.67mh 校核:

vb21.9613.15 va1.67BC1.556

1.99 AB0.78

vbBC, 故设计满足要求。

vaAB

图5 三相分离器设计计算草图

5.出水系统计算

采用矩形槽圆周出水,槽宽0.2m,槽深0.3m。

6.排泥系统设计

每日产泥量为

X=10000×0.85×0.1×1000×10=850kgMLSS/d 则 每个UASB每日产泥量为 W=850/2=425kgMLSS/d

可用200mm的排泥管,每天排泥一次。

-3

7.产气量计算

每日产气量 G=10000×0.85×0.5×1000×10

-3

=4250m3/d=177.1m3/h

储气柜容积一般按照日产气量的25%~40%设计,大型的消化系统取高值,小型的取低值,本设计取38%。储气柜的压力一般为2~3KPa,不宜太大。

8.加热系统

设进水温度为15°C,反应器的设计温度为25°C。那么所需要的热量: QH= dF×γF×( tr-t)×qv/η QH-加热废水需要的热量,KJ/h; dF-废水的相对密度,按1计算; γF-废水的比热容,kJ/(kg.K); qv-废水的流量,m3/h tr-反应器内的温度,℃ t-废水加热前的温度,℃ η-热效率,可取为0.85

所以 QH=4.2×1×(25-15)×41.67/0.85=2059KJ/h

每天沼气的产量为4250m,其主要成分是甲烷,沼气的平均热值为22.7 KJ/L

每小时的甲烷总热量为:(4250/24)×22.7×10=4.02×10 KJ/h,因此足够加热废水所需要的热量。

3

6

3

斜板沉淀池设计

斜板沉淀池设计计算

采用异向流斜板沉淀池

1. 设计所采用的数据

① 由于斜板沉淀池在絮凝池之后,经过加药处理,故负荷较高,取q=3.0mm/s

② 斜板有效系数η取0.8,η=0.6~0.8

③ 斜板水平倾角 θ=60°

④ 斜板斜长 L=1.2m

⑤ 斜板净板距 P=0.05m P一般取50~150mm

⑥ 颗粒沉降速度 μ=0.4mm/s=0.0004m/s

2. 沉淀池面积

式中 Q——进水流量,m3/d

q——容积负荷,mm/s

3.斜板面积

需要斜板实际总面积为

3. 斜板高度

4. 沉淀池长宽

设斜板间隔数为N=130个

则斜板部分长度为

斜板部分位于沉淀池中间,斜板底部左边距池边距离l2=0.1m,斜板底部右边距池边距

离l3=0.8m,则池长L=7.5+0.1+0.8=8.4m

池宽B=

校核:,符合

故沉淀池长为8.4m,宽为9.2m,从宽边进水。

5.污泥体积计算

排泥周期T=1d

VQC1C224100T2000020020106100

11009690m3 100n0

污泥斗计算

设计4个污泥斗,污泥斗倾斜角度为67°,污泥斗下底面长a=0.4m,上底面长b=2.1m。

ba2.10.4h5tantan672m 2222

污泥斗总容积: V1

6. 沉淀池总高度 ab0.42.1h5nL249.292m3>V=90m3,符合要求。 22

Hh1h2h3h4h50.31.01.01.02.05.3m

式中 h1——保护高度(m),一般采用0.3-0.5m,本设计取0.3m;

h2——清水区高度(m),一般采用0.5-1.0m,本设计取1.0m;

h3——斜管区高度(m);

h4——配水区高度(m),一般取0.5-1.0m,本设计取1.0m;

h5——排泥槽高度(m)。

7.进出水系统

7.1. 沉淀池进水设计

沉淀池进水采用穿孔花墙,孔口总面积:

式中 v——孔口速度(m/s),一般取值不大于0.15-0.20m/s。本设计取0.18m/s。

每个孔口的尺寸定为15cm×8cm,则孔口数 个。进水孔位置应在斜管以下、沉泥区以上部

位。

7.2.沉淀池出水设计

沉淀池的出水采用穿孔集水槽,出水孔口流速v1=0.6m/s,则穿孔总面积:

设每个孔口的直径为4cm,则孔口的个数

A0.38 N3303 F0.001256

式中 F——每个孔口的面积(m2)

设沿池长方向布置8条穿孔集水槽,右边为1条集水渠,为施工方便槽底平坡,集水槽中心

距为:L'=9.2/8=1.1m。每条集水槽长L=8 m, 每条集水量为:q0.230.014m3/s,考虑28

池子的超载系数为20%,故槽中流量为:q1.2q1.20.0140.017m3/s

槽宽:b=0.9q0.4=0.9×0.0170.4=0.9×0.20=0.18 m。

起点槽中水深 H1=0.75b=0.75×0.18=0.14m,终点槽中水深H2=1.25b=1.25×0.18=0.23m 为了便于施工,槽中水深统一按H2=0.25m计。集水方法采用淹没式自由跌落,淹没深度取

0.05m,跌落高度取0.07m,槽的超高取0.15m。则集水槽总高度:

0.07 HH20.050.150.250.050.07m 0.150.52

集水槽双侧开孔,孔径为DN=25mm,每侧孔数为50个,孔间距为15cm。

8条集水槽汇水至出水渠,集水渠的流量按0.23m3/s,假定集水渠起端的水流截面为正

方形,则出水渠宽度为b=0.9Q0.4=0.90.230.40.50m,起端水深0.52m,考虑到集水槽水

流进入集水渠时应自由跌落高度取0.05m,即集水槽应高于集水渠起端水面0.05,同时考虑

到集水槽顶相平,则集水渠总高度为:H=0.05+0.5+0.52=1.07m

8. 沉淀池排泥系统设计

采用穿孔管进行重力排泥,穿孔管横向布置于污泥斗底端,沿与水流垂直方向共设4根,双

侧排泥至集泥渠。孔眼采用等距布置,穿孔管长8m,首末端集泥比为0.5,查得 k=0.72。

取孔径d=25mm,孔口面积f=0.00049m²,取孔距s=0.4m,孔眼个数为:

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l8m1119 s0.4

孔眼总面积为:w0190.000490.0093m2

穿孔管断面积为: w=w

kw0=0.0093=0.0129 m2 0.72

 穿孔管直径为:

取直径为150mm,孔眼向下,与中垂线成45角,并排排列,采用气动快开式排泥阀。

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斜板沉淀池浅析

  摘要:根据浅池理论简要分析了斜板沉淀池的设计原理以及斜板沉淀池的特点,并在优化设计的基础上介绍了立式斜板沉淀池的工艺原理与设计构造。

  关键词:浅池理论 斜板沉淀池 优化

  传统的水处理厂一般都采用平流沉淀池的工艺设计,随着社会经济的发展,人们对水量的需求越来越大,许多城市供水厂现有的工艺愈发难以满足要求,同时由于城市人口的急剧膨胀导致城市用地相对紧张。斜板沉淀池工艺不仅有高效的水处理效率,并且大大节省了建设用地,因而的到越来越多的认可。

  1 斜板沉淀池简介

  1.1 浅池理论

  斜板沉淀池是根据浅池理论发展而来的。20世纪初,哈真首次提出浅池理论:设斜板沉淀池的池长为L,池中水平流速为V,颗粒沉速为u0,在理想状态下,L/H=V/u0。可见L与V值不变时,池身越浅,可被去除的悬浮物颗粒越小。若用水平隔板,将H分成3层,每层层深为H/3,在u0与V不变的条件下,只需L/3,就可以将u0的颗粒去除。也即总容积可减少到原来的1/3。如果池长不变,由于池深为H/3,则水平流速增大到3V,仍能将沉速为u0的颗粒去除,也即处理能力提高3倍。同时将沉淀池分成n层就可以把处理能力提高n倍。

  1.2 斜板沉淀池的工作原理

  斜板与水平面的夹角成600,放置于沉淀池中。原水经过双层絮凝池(上层为回转隔板,下层为回隔板)转入斜板沉淀池的下部。水流自下向上流动,清水在池顶用穿孔集水管收集;污泥则在池底也用穿孔排泥管收集,排入下水道。

  1.3 斜板沉淀池沉淀分析

  1)根据平流式沉淀池去除分散性颗粒的沉淀原理,一个池子在一定的流量Q和一定的颗粒沉速u0的条件下,其沉淀效率E与池子的平面面积A成正比:E=u0/(Q/A)=u0×A/Q。为此,如在同一个池子中,按高度分成N个间隔,使水平面积增加为N倍,在理论上可以提高沉淀能力N倍(实际上用于各种其他因素的影响不可能达到)。将一个池子分成4个间隔后,使其有4倍的水池平面面积,则理论上池长可缩短至1/4或水平流速可增至4倍。

  2)池子分成许多水平浅格后,虽可以提高沉淀效率,但增加排泥困难,为此将水平板改为斜板,一方面是水平投影面积增加,一方面积泥可以自动落入池底,便于排除。

  3)增加许多平行斜板后,加大水池过水断面的湿周,同时减少水力半径,为此在同样的水平速度V时,可以大大降低雷诺数Re,从而减少水的紊动,促进沉淀。

  2 立式斜板沉淀池工艺

  2.1 立式斜板沉淀工艺的提出

  斜板沉淀池分为上向流、下向流和侧向流三种形式, 由于下向流和侧向流斜板在配水与构造方面存在一些问题, 所以工程应用较少, 工程上应用较成功的是上向流斜板。然而, 上向流斜板沉淀工艺也存在一些问题: 1 斜板顶部容易积泥,2 排泥不方便,3 容易滋生藻类。由于这些问题的存在, 给斜板沉淀池的运行管理带来非常大麻烦, 使得很多水厂放弃了这一高效率工艺, 转而采用低效率但运行管理相对简单的平流沉淀工艺。

  如何才能保留斜板沉淀工艺的高效率而又避免它的缺点呢? 通过大量工程实践的启发, 方永忠等提出了立式斜板沉淀工艺[1], 该工艺保留了上向流斜板沉淀的工作原理与高效率, 但进行了一项关键的技术创新, 这就是将上向流斜板的排列方式由水平方式改为垂直方式, 沉淀池的配水与集水等方式也随之改变, 使上述三个问题不复存在。

  2.2 立式斜板沉淀工艺的构造设计

  斜板采用立式排列后,斜板的进、出水面由水平面变成垂直面, 沉淀池的清水与浑水的分隔方式也由上下分隔变为垂直分隔, 为了利用沉淀池空间, 立式斜板将在池中分为若干列进行布置。

  斜板垂直地排列(叠放)在一起, 从一侧进水而另一侧出水, 而且两列斜板反向排列, 使出水端合并且封闭为一个清水区, 斜板列的另一侧为浑水区, 在正向与反向斜板列的分隔下, 整个沉淀池分为若干个清水与浑水相间的区域, 其中所有清水区均为封闭的, 所有浑水区均为敞开的。

  上述构造使得立式斜板沉淀池的配水方式与传统上向流斜板沉淀池完全不同。立式斜板沉淀池池面全部为浑水, 浑水正是在池面流动而充满整个池子, 然后浑水从各个由斜板列分隔的浑水区向下配水, 并从垂直排列的斜板进水口进入斜板空间, 在斜板空间泥水得到分离, 污泥通过斜板面下滑到浑水区并下沉到浑水区底部积泥区, 而清水流出斜板进入清水区, 清水区的清水再向下收集到出水渠, 并从出水渠输送到沉淀池以外, 完成了沉淀过程。

  3 结语

  斜板沉淀池因其较低的建设成本以及高效的沉淀效率而在水厂建设中得到广泛的应用,虽然其本身也存在许多的问题,但通过大量学者的努力还是可以不断得到改善的,如方永忠等的立式斜板沉淀池就克服了上向流斜板沉淀池运行的三大问题;刘振中等通过对异向流斜板沉淀池进行优化设计研究, 使其在满足沉淀效率及水力条件的情况下, 沉淀池的建设费用最小[2]。在城市供水日趋紧张与水厂建设用地愈发缩小的双重矛盾下,斜板沉淀池的应得到更加深入的研究。

  参考文献:

  [1]方永忠,黄继华,方永辉,等.立式斜板(管)沉淀工艺设计与应用[J].中国给水排水,2010,26(12):150-151.

  [2]刘振中,邓慧萍,白丹,等.斜板沉淀池优化设计研究[J].南昌大学学报·工科版,2006,28(4):401-404.

高效斜板沉淀池

高效斜板沉淀池

(2010-03-29 13:20:51)

标签: 环保沉淀池 教育

高效斜板沉淀池

1 原理

1.1 浅池沉淀理论

如图所示,在池长为L,池深为H,池中水平流速为v,颗粒沉速为u0的沉淀池中,在理想状态下,L/H=v/ u0。

沉淀池原理图

如果处理得水流量为V,沉淀池底面积为A,沉淀时间为t,则 V=H·A/t,t=L/v=H/ u0,即得 V=A u0

可见,沉淀池的处理能力,只与沉淀池的底面积A和沉降速度u0有关,而与沉淀池的深度无关。 如果用水平隔板,将H分为3等层,每层深H/3,如图(a)所示,在u0与v不变的条件下,则只需L/3,就可将沉速u0的颗粒去除,也即总容积可减小到1/3。如果池长L不变,见图(b),由于池深为H/3,则水平流速可增加到3v,仍能将沉速为u0的颗粒沉淀掉,也即处理能力可提高3倍。

把沉淀池分成n层就可把处理能力提高n倍。这就是浅池沉淀理论。

为了解决沉淀池的排泥问题,浅池理论在实际应用时,把水平隔板改为倾角为α的斜板,α采用50°~ 60°。所以斜板的有效面积的总和,乘以cosα,即得水平沉淀面积:

n

A=∑A1cosα

1

由式V=A u0,如保持沉淀效率及u0不变,沉淀区面积A增大n倍,理论上通过的水量也可增大n倍。高效斜板沉淀池就是借助于装许多斜板来增大沉降面积A,形成许多浅层沉淀池,因此斜板沉淀池的处理能力可以显著地提高。

1.2 工作原理

废水由进水管进入池体,向下流通过位于池体中间的进水室,由导流板反射,再通过里面的进水布水口进入斜板。

随着溶液向上流动,其所含的固体颗粒就沉淀在平行的斜板组件上,然后滑入池体底部的污泥斗,在污泥斗中,污泥浓缩后通过污泥出口排出。而其澄清液离开斜板通过顶部的出水通路孔流出,然后通过可调出水堰流汇集,由出水管流出。

在斜板顶部设计通路孔的目的是使澄清液在通过集水渠时形成一个压力差,保证各斜板间流态分布均匀,从而使整个面积都被利用。这样操作的可靠性增大,减少溶液流态影响,还减少了结垢淤积的可

能。

高效斜板沉淀池工作原理图

2 特点

(1) 增大沉淀能力:a)沉淀面积增大。b)斜板可以对沉淀物起到再凝聚作用,使絮状物增大,易于沉淀。c)斜板沉淀创造了层流条件,沉淀效果好。 (2) 下沉污泥浓度增大。

(3) 排出的清水量整年保持稳定,而且不存在污泥覆盖。

3 适用范围

高效斜板沉淀池主要用于已有的污水厂挖潜或扩大处理能力时采用,和污水处理厂受到占地面积地限制时,作为初次沉淀池使用。具体应用于: (1) 金属加工废水处理 (2) CPI工艺处理及其废水处理 (3) 地表水净化 (4) 工厂废渣冲洗水处理 (5) 工厂的低容量废水处理 (6) 市政磷酸盐废水处理 (7) 纸浆回用废水处理

4 产品类型

为适应不同的应用场合需要而设计了三种不同的高效斜板沉淀池,分别为XBCS、XBCT和XBCP型。 如下图所示,XBCS型斜板沉淀池,有一个圆锥形污泥斗,污泥靠自重排除斗外。同样也可以根据需要安装一个刮泥机。

XBCS型斜板沉淀池结构示意图

其适用范围为:最大设计流量180m3/h,沉淀面积25~120m2,底板面积1.5×3.0m~2.9×4.4m。 其尺寸数据表如下:

为了处理含高污泥量的废水,而且要使干污泥量达到最大。设计了XBCT型斜板沉淀池,它将污泥沉淀和浓缩段结合,并安装了一个刮泥机。其结构图如下所示。

XBCT型斜板沉淀池结构示意图

其适用范围为:最大设计流量150m3/h,沉淀面积15~100m2,底板面积为1.8×3.0m~3.2×4.4m。

XBCS和XBCT型斜板沉淀池,在进水前都可安装一个絮凝池,通过絮凝剂的作用,使进入斜板沉淀池的废水,污泥更易沉淀,处理效果更好。

XBCP型即斜板组件,它可以安装在已经存在的沉淀池中,用于提高沉淀池的处理能力。而且多组斜板组件还可以联合使用。其结构简图如下所示。

XBCP型即斜板组件结构示意图

最大的标准组件,最大设计流量300m3/h,沉淀面积190m2,整个尺寸为10.1×1.1×2.6m。

斜板沉淀池浅析

斜板沉淀池浅析

摘要:根据浅池理论简要分析了斜板沉淀池的设计原理以及斜板沉淀池的特点,并在优化设计的基础上介绍了立式斜板沉淀池的工艺原理与设计构造。

关键词:浅池理论 斜板沉淀池 优化

传统的水处理厂一般都采用平流沉淀池的工艺设计,随着社会经济的发展,人们对水量的需求越来越大,许多城市供水厂现有的工艺愈发难以满足要求,同时由于城市人口的急剧膨胀导致城市用地相对紧张。斜板沉淀池工艺不仅有高效的水处理效率,并且大大节省了建设用地,因而的到越来越多的认可。

1 斜板沉淀池简介

1.1 浅池理论

斜板沉淀池是根据浅池理论发展而来的。20世纪初,哈真首次提出浅池理论:设斜板沉淀池的池长为L,池中水平流速为V,颗粒沉速为u0,在理想状态下,L/H=V/u0。可见L与V值不变时,池身越浅,可被去除的悬浮物颗粒越小。若用水平隔板,将H分成3层,每层层深为H/3,在u0与V不变的条件下,只需L/3,就可以将u0的颗粒去除。也即总容积可减少到原来的1/3。如果池长不变,由于池深为H/3,则水平流速增大到3V,仍能将沉速为u0的颗粒去除,也即处理能力提高3倍。同时将沉淀池分成n层就可以把处理能力提高n倍。

1.2 斜板沉淀池的工作原理

斜板与水平面的夹角成600,放置于沉淀池中。原水经过双层絮凝池(上层为回转隔板,下层为回隔板)转入斜板沉淀池的下部。水流自下向上流动,清水在池顶用穿孔集水管收集;污泥则在池底也用穿孔排泥管收集,排入下水道。

1.3 斜板沉淀池沉淀分析

1)根据平流式沉淀池去除分散性颗粒的沉淀原理,一个池子在一定的流量Q和一定的颗粒沉速u0的条件下,其沉淀效率E与池子的平面面积A成正比:E=u0/(Q/A)=u0×A/Q。为此,如在同一个池子中,按高度分成N个间隔,使水平面积增加为N倍,在理论上可以提高沉淀能力N倍(实际上用于各种其他因素的影响不可能达到)。将一个池子分成4个间隔后,使其有4倍的水池平面面积,则理论上池长可缩短至1/4或水平流速可增至4倍。

2)池子分成许多水平浅格后,虽可以提高沉淀效率,但增加排泥困难,为此将水平板改为斜板,一方面是水平投影面积增加,一方面积泥可以自动落入池底,便于排除。

斜板沉淀池浅析

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斜板沉淀池浅析

作者:刘元元(276)

来源:《科技探索》2013年第07期

摘要:根据浅池理论简要分析了斜板沉淀池的设计原理以及斜板沉淀池的特点,并在优化设计的基础上介绍了立式斜板沉淀池的工艺原理与设计构造。

关键词:浅池理论 斜板沉淀池 优化

传统的水处理厂一般都采用平流沉淀池的工艺设计,随着社会经济的发展,人们对水量的需求越来越大,许多城市供水厂现有的工艺愈发难以满足要求,同时由于城市人口的急剧膨胀导致城市用地相对紧张。斜板沉淀池工艺不仅有高效的水处理效率,并且大大节省了建设用地,因而的到越来越多的认可。

1 斜板沉淀池简介

1.1 浅池理论

斜板沉淀池是根据浅池理论发展而来的。20世纪初,哈真首次提出浅池理论:设斜板沉淀池的池长为L,池中水平流速为V,颗粒沉速为u0,在理想状态下,L/H=V/u0。可见L与V值不变时,池身越浅,可被去除的悬浮物颗粒越小。若用水平隔板,将H分成3层,每层层深为H/3,在u0与V不变的条件下,只需L/3,就可以将u0的颗粒去除。也即总容积可减少到原来的1/3。如果池长不变,由于池深为H/3,则水平流速增大到3V,仍能将沉速为u0的颗粒去除,也即处理能力提高3倍。同时将沉淀池分成n层就可以把处理能力提高n倍。

1.2 斜板沉淀池的工作原理

斜板与水平面的夹角成600,放置于沉淀池中。原水经过双层絮凝池(上层为回转隔板,下层为回隔板)转入斜板沉淀池的下部。水流自下向上流动,清水在池顶用穿孔集水管收集;污泥则在池底也用穿孔排泥管收集,排入下水道。

1.3 斜板沉淀池沉淀分析

1)根据平流式沉淀池去除分散性颗粒的沉淀原理,一个池子在一定的流量Q和一定的颗粒沉速u0的条件下,其沉淀效率E与池子的平面面积A成正比:E=u0/(Q/A)=u0×A/Q。为此,如在同一个池子中,按高度分成N个间隔,使水平面积增加为N倍,在理论上可以提高沉淀能力N倍(实际上用于各种其他因素的影响不可能达到)。将一个池子分成4个间隔后,使其有4倍的水池平面面积,则理论上池长可缩短至1/4或水平流速可增至4倍。